III. METODE PENELITIAN. Penelitian dan perancangan tugas akhir dilaksanakan mulai Agustus 2015

Transkripsi

1 III. METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian dan perancangan tugas akhir dilaksanakan mulai Agustus 2015 sampai Desember 2015 (jadwal dan aktifitas penelitian terlampir), bertempat di Laboratorium Teknik Digital, Laboratorium Terpadu Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung. 3.2 Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian dan perancangan tugas akhir ini antara lain : a. 1 Unit VTOL Unmaned Aerial Vechile b. 1 Unit Audio Video Receiver Boscam RC805 5,8 Ghz 8 Ch c. 1 Unit Audio Video Transmitter Boscam 2000 mw. d. 1 Unit USB Stick TV Tuner e. 2 Baterai Lithium-Polimer 14.8v 5200mAh 20C f. 1 unit laptop Asus A43sv g. Software Mission Planner h. 1 Unit Kamera Sony Super HAD II CCD 600TVL FPV IR i. 1 Unit monitor FPV 7 inch j. Flight Controller Pixhawk

2 18 k. GPS Neo M8N l. Telemetry kit 433 Mhz m. 1 unit remote control turnigy 9x 8 channel 2.4Ghz 3.3 Spesifikasi Alat Spesifikasi alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Menggunakan Wahana VTOL Unmaned Aerial Vechile sebagai pendeteksi dini kualitas udara. b. Menggunakan Sistem Autopilot berbasis pixhawk sebagai pusat kontrol VTOL. c. Video Sender yang digunakan adalah boscam RC805 dengan frekuensi pengiriman 5,8 Ghz 8 Ch yang digunakan sebagai pengirim video. d. Menggunakan kamera Sony Super HAD II CCD 600TVL FPV IR Block Camera 2.8mm Lens yang digunakan sebagai media penangkap gambar. e. Telemetri kit RC Timer 433 MHz sebagai pengiriman data nirkabel. f. Pengendali sekunder menggunakan Remote Control turnigy 9x 2.4 Ghz. g. Laptop Asus A43SV dan Software Mission Planner sebagai media antarmuka.

3 Spesifikasi Sistem Spesifikasi sistem yang digunakan pada penelitian ini antara lain : a. Sistem autopilot memiliki dua mode. Mode pertama mampu mengikuti waypoint atau titik tuju yang telah di program pada perangkat lunak Mission Planner dan dapat melakukan Position Hold pada waypoint. Mode kedua yakni mode stabilize yang digunakan saat take off, landing atau apabila terjadi error pada VTOL dalam mode autonomus dan wahana tidak menuju titik tujuan yang diinginkan maka pengendalian akan dialihkan menggunakan remote control. b. Mampu menampilkan video yang direkam oleh kamera FPV secara realtime pada monitor lcd atau laptop menggunakan video sender.

4 Metode Penelitian Pada penelitian dan perancangan tugas akhir ini, langkah-langkah kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut : Diagram Alir Penelitian Diagram alir penelitian ini dibuat untuk memperjelas langkahlangkah kerja yang akan dilakukan dalam penelitian. Mulai Konsep / Ide Perancangan Sistem Studi Literatur Penentuan Spesifikasi Sistem Tidak Apakah Tersedia? Ya Perancangan Sistem Pengujian Sistem Apakah Berhasil? Tidak Ya Pengambilan Data Analisis Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

5 Perancangan Model Sistem Perancangan blok diagram perangkat keras dibuat untuk mempermudah dalam realisasi alat yang akan dibuat. Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Keseluruhan sistem dapat dilihat pada gambar 3.2. Terdapat beberapa sub sistem antara lain system autopilot yang terdiri dari GPS, Kompas, dan sensor gyro yang diolah pada sistem utama yang berbasiskan pixhawk. Pentransmisian data autopilot menggunakan UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) dengan sistem telemetri yang dikirim ke Ground Control Station.

6 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) 1. Perancangan Vertical Take Off and Landing (VTOL) Vertical Take Off and Landing yang digunakan yaitu tipe multirotor dengan model quadrotor, sistem propulasi menggunakan motor brushless RC Timer tipe kV, ESC RC Timer 40A, dan, propeller 11x5. Lebar VTOL = 60 cm Tinggi VTOL = 35 cm Berat VTOL = 2,5 Kg Pembuatan VTOL menggunakan bahan baku arm plastik dengan center plate karbon ketebalan 5mm untuk rangka penyusun. Gambar 3.3 memperlihatkan sketch VTOL yang akan dibuat dimana wahana akan memiliki landing skid untuk menambah tinggi wahana agar dapat membawa payload. Adapun payload yang akan dibawa berupa kamera serta baterai lippo yang dipakai. Gambar 3.3 UAV VTOL dengan bentuk quadcopter

7 23 2. Perancangan Sistem Autopilot Perancangan blok diagram sistem autopilot dibuat untuk mempermudah dalam realisasi alat yang akan dibuat. Gambar 3.4 Blok Diagram Sistem Autopilot VTOL Gambar 3.4 memperlihatkan blok diagram sistem autopilot yang akan digunakan pada quadcopter. Sensor gyro, kompas, dan GPS akan menjadi masukan pada mikrokontroler yang kemudian akan diolah untuk sistem autonomus. GPS dikoneksikan melalui slot UART untuk kemudian data dari GPS akan diolah pada MCU dan dikirim ke Ground Control Station melalui sistem telemetri. Keluaran sistem autopilot akan mempengaruhi perputaran motor brushless yang dipakai sehingga wahana dapat bergerak secara autonomus untuk menuju titik waypoint yang telah ditentukan.

8 24 a. Sistem Autopilot (Waypoint) MULAI GPS Lock GPS, COMPASS, PX4, ESC, MOTOR, GCS Menentukan Target waypoint pada Mission Planner (GCS) Datalink GCS dikirim melalui telemetri PX4 menginstruksikan ESC dan MOTOR PX4 menerima datalink berupa waypoint VTOL bergerak menuju waypoint Tidak VTOL sudah berada di waypoint? Ya SELESAI Gambar 3.5 Diagram alir sistem waypoint Pada gambar 3.5 menjelaskan diagram alir dari sistem waypoint yang digunakan. Setelah inisialisasi dan lock GPS, kita menentukan waypoint yang akan dituju oleh VTOL menggunakan perangkat lunak Mission Planner. Data link yang dihasilkan Mission Planner akan dikirimkan via telemetri menuju mikrokontroller PX4. Pixhawk akan menginstruksikan ESC untuk

9 25 memberikan arus ke Motor Brushless dan memberikan sinyal PWM untuk menentukan kecepatannya. Jika sudah mencapai titik tuju (waypoint) maka VTOL akan melakukan Position Hold. b. Position Hold Position Hold merupakan upaya VTOL untuk dapat mempertahankan posisi nya di titik waypoint. Position Hold mengacu pada sensor posisi GPS dan kompas digital CMPS10. Sensor GPS akan mengunci lokasi VTOL dan akan mempertahankan lokasi tersebut. Orientasi wahana akan diatur oleh CMPS10 dengan membaca selisih sudut dari setpoint sudut yang ditentukan.

10 26 MULAI Mengunci Lokasi Waypoint dan sudut waypoint Selisih waypoint dengan posisi GPS dan selisih sudut waypoint dengan kompas Instruksi PX4 memberi sinyal ke ESC dan MOTOR VTOL menuju waypoint Tidak Kesalahan sudut dan arah sesuai toleransi? SELESAI Ya Gambar 3.6 Diagram Alir Position Hold c. Sistem First Person View (FPV) Perancangan sistem First Person View (FPV) diperlukan untuk dapat mengimplementasikan sistem yang akan dibuat.

11 27 FPV Camera Transmitter RF FPV Receiver RF FPV Gambar 3.7 Blok Diagram Sistem FPV Pada gambar 3.7 dapat dilihat FPV kamera akan dikirim melalui transmitter 5.8 Ghz FPV. Kemudian receiver 5.8 Ghz akan menampilkan video yang terekam oleh kamera FPV di LCD Monitor 7 inchi atau layar monitor laptop Perancangan perangkat lunak (software) Perancangan perangkat lunak dibutuhkan agar informasi-informasi yang didapatkan dari VTOL dapat dengan mudah ditampilkan pada Ground Control Station. Perangkat lunak yang digunakan yaitu Mission Planner. a. Flight Plan Editor (Waypoint) Digunakan dalam penentuan koordinat waypoint yang akan dijalankan oleh VTOL dengan mengacu pada GPS. Data-data yang diterima oleh GPS diproses melalui pixhawk sehingga didapat data untuk garis lintang dan bujur.

12 28 Gambar 3.8 Flight Plan Editor b. Information View Information View digunakan untuk mengetahui kondisi VTOL di lapangan, kondisi tersebut meliputi Ketinggian (Altitude), status GPS, serta kondisi sudut kemiringan kapal (Pitch, Roll,Yaw, dan Heading). Data untuk information view didapat dari data NMEA 0183 GPS. Gambar 3.9 Information View

13 29 c. Flight Display Memiliki informasi yang sama dengan Information View akan tetapi pada Flight Display, informasi ditampilkan dengan bentuk Graphical User Interface (GUI). Data didapat dari perubahan nilai accelero dan gyro pada pixhawk. Gambar 3.10 Primary Flight Display Pengujian Sistem Uji coba sistem ini dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari alat yang telah dibuat. Adapun pengujian dilakukan secara perbagian serta secara keseluruhan, diantaranya adalah : 1. Uji Laboratorium Pengujian laboratorium dilakukan untuk mengetahui kemampuan perangkat dapat berfungsi dengan baik sebelum melakukan percobaan di lapangan, pengujiannya antara lain :

14 30 a. Pengujian pengiriman paket data melalui sistem telemetri Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah pengiriman data melalui perangkat telemetri ini dapat diterima dengan baik dan juga untuk mengetahui jarak maksimal telemetri yang digunakan. b. Pengujian akurasi GPS Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat akurasi dari GPS yang digunakan, dengan menggunakan GCS untuk dapat menghitung error GPS data sehingga radius akurasi dari GPS itu sendiri dapat kita ketahui dan juga pengaruh lingkungan terhadap kinerja GPS. c. Pengujian sensor-sensor Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sensor-sensor yang akan digunakan pada VTOL dapat bekerja dengan baik atau tidak. Pengecekan sensor Inertial Measurement Unit (IMU) yang ada pada PX4 dengan bantuan GCS sehingga dapat diketahui jika ada ketidaksesuaian dengan arah gerak VTOL. Pengecekan sensor IMU seperti accelerometer, gyroscope, dan barometer juga dilakukan untuk mengetahui apakah wahana yang digunakan sesuai dengan yang ditampilkan pada layar ground control station.

15 31 2. Uji Lapangan Uji lapangan dilakukan untuk dapat mengetahui sistem secara keseluruhan dapat bekerja atau tidak. Pengujian dilakukan dengan menjalankan VTOL di udara maupun uji respon darat. Uji respon darat dilakukan dengan membawa VTOL berjalan dan melihat respon perubahan dari IMU saat VTOL digerakkan. Parameter pengujiian meliputi respon sensor IMU, kompas, dan GPS terhadap perubahan yang terjadi pada tampilan HUD yang berada pada mission planner. Pengujian di udara dengan menjalankan sistem autopilot mengikuti waypoint yang ditentukan pada perangkat lunak mission planner. Pengujian dapat dikatakan berhasil apabila VTOL dapat bergerak menuju waypoint dengan selisih simpangan kurang dari 2 meter Analisa dan Kesimpulan Analisa dilakukan dengan cara membandingkan hasil pengujian sistem ini baik per bagian maupun secara keseluruhan dengan nilai yang diharapkan dari literatur yang ada Pembuatan Laporan Akhir dari tahap penelitian ini adalah pembuatan laporan dari semua kegiatan penelitian yang telah dilakukan.